电力电子电源技术及应用7.4.2 保护电路.pptVIP

保护电路 一、过流保护 二、过、欠压保护 三、过热（温）保护 四、蓄电池过压、欠压保护 一、过流保护 UPS通常设有过电流保护电路,当负载电流超过设定值或发生短路时，对电源自身提供保护。由于UPS本身失控或其他原因出现输出电压过高的情况时，为了不致使负载损坏而必需设有保护电路。除此之外，由于电路的不平衡而引起高压开关管的过电流时，就要设置平衡电路或电流监视器以限制电流增长。和其他电源一样，UPS不仅要有保护自身的功能，还要有保护负载的功能。 一、过流保护 1.过流保护的形式 过流保护的形式常可分为三种：截止式保护、限流式保护、限流-截止式保护。 （1） 截止式保护 电流检测电路检测电流信号，并将电流信号经电流/电压转换电路转换成电压信号，该电压信号经比较电路与设定值进行比较。当负载电流达到预先设定值时，电流取样信号电压大于设定电压，比较判断电路输出发生变化，并经状态保持电路使控制电路失效，UPS输出被切断。输出一旦切断后，UPS通常不能自行恢复，必须改变状态保持元件或电路的状态，亦即必须重新启动UPS。 电流检测及 I/V变换 电压比较 判断电路 状态保 持电路 电流取样 输出 控制 （2）限流式保护 限流式保护电路与截止式保护电路的区别在于电压比较电路的输出不是使整个控制电路失效，而是代替误差放大器去控制V/W电路输出的脉冲宽度。当负载电流达到设定值时，保护电路工作，使V/W电路输出脉宽变窄，稳压电源输出电压便下降，以维持输出电流在某设定值范围内。当负载短接时，V/W电路输出脉宽最小，使输出电流始终被限制在设定值之内。 电流检测及 I/V变换 电压比较 判断电路 电流取样 去V/W电路取 代误差放大器 （3）限流-截止式保护 限流—截止式保护方式共分两个阶段：当负载电流达到设定值时，保护电路动作，输出电压下降，负载电流被限制在设定值内；如果负载电流继续增大到截止设定值或输出电压下降到某设定值时，保护电路进一步动作，将电源切断。 2.保护电流的取样 UPS保护电流的取样方法较多,其中最简单的方法是在输出回路串接取样电阻。在PWM型电源发展的早期,因为控制电路和输出端有公共电位,有少数电路保护电流的取样亦同样采用信号电阻放在输出回路中的方法。 在输出回路串接取样电阻的缺点 （1）它仅对负载电流过载提供保护，对逆变主管和高频变压器原边回路出现的过电流没有保护作用。 （2）如果放大电路用单管,则硅晶体管要有0.7V左右的饱和压降，锗晶体管也要0.3V左右，在大电流输出时，信号电阻上的功耗非常大，从而使电源效率降低；如果采用差分放大器，则需要附加偏压源。 （3）取样信号与控制电路不隔离。 因而保护电流取样一般不宜采用将信号电阻放在输出回路中的方法，但在功率较小或不要求隔离的场合这仍不失为一种简单可行的方法。 保护电流另外两种常用的取样方法 除上述方法外，在UPS电源中常用的保护电流取样方法还有两种，其一是采用霍尔传感器直接对输出电流进行采样，其二是采用电流互感器。一般采用霍尔传感器对输出电流进行采样，而用电流互感器对功率变换电路中通过功率管的电流进行取样。 采用电流互感器的电流取样电路 B4为电流互感器，其原边与功率管串联，检测功率管导通时流过的电流。N1实际上仅是用一根导线穿过一个小磁环，导线内的交变电流在磁心内产生磁通密度，副边绕组便有感应电势。随着原边电流的增加，磁心励磁安匝数亦逐渐增大，因而副边绕组上的感应电势亦增大。我们便将副边绕组电压随原边电流的变化作为保护电流的取样信号。 （a）结构示意图 （b）原理图 二、过欠压保护 UPS的输出电压超过其额定输出电压称之为过压；输出电压低于UPS额定输出电压称之为欠压。UPS输出电压过高易对负载造成冲击，严重时还可能烧坏负载。而输出欠压则有可能造成负载工作不正常。所以通常UPS都设置过、欠压保护电路。过、欠压保护电路通常由电压检测电路、阈值比较器电路和控制电路等构成。 二、过欠压保护电路 1.电压检测电路 电压检测电路由三相降压变压器B、三相整流桥D1~D6、滤波器R1和C1、差动放大器U1等组成。 2.跟随器 跟随器由运放U2组成。V1通过R6、C4后加在U2的同相端，V1通过R6向C4充电，vc4逐渐上升，经过（3~5）R6C4延时后，vc4≈V1，即V2≈V1。 3.比较器 ·第一个比较器是由U3组成 ·第二个比较器由U4组成 ·第三个比较器由U5组成 ·第四个比较器由U